KR20030079542A - 포토레지스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토레지스트와 기판과의 계면 밀착성을 개량하고, 에칭공정 처리에 있어서의 문제점을 개선함과 동시에, 감도, 해상성, 내열성에 우수한 포토레지스트 조성물을 제공하는 것으로,
g-line, i-line 포토레지스트, 액정표시소자용 레지스트 등의 조성물에 하기 화학식 1의 벤조산계 화합물을 첨가시킴으로써 레지스트와 기판사이의 밀착성을 개선시키고, 또한 고감도화, 내열성, 내화학성 등을 향상시킨다.
(식중, R 은 수소 원자, 또는 C1~ C8인 알킬기를 나타냄)

Description

포토레지스트 조성물{PHOTO-RESIST COMPOSITION}
본 발명은 반도체 미세가공 분야에 이용되는 포토레지스트의 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 레지스트 조성물에 하기 화학식 1의 벤조산계 화합물을 첨가시킴으로써 레지스트와 기판사이의 밀착성을 개선시키고, 또한 고감도화, 내열성, 내화학성 등을 향상시키는 것이다.
일반적으로 집적회로와 액정표시소자의 제조에는 포토리소그래피 공정이 사용되고 있다. 이 공정에서 사용되는 포토레지스트는 노볼락 수지와 퀴논디아지드기를 포함하는 감광제를 함유한 조성물이 적합하다고 알려져 있고, g-line, i-line 등을 이용하기도 하는 리소그래피에서는 넓게 이용되어지고 있다. 미세 패턴을 양호한 성능으로 형성시키기 위해서는 이들 레지스트에 있어서도 패턴의 수직성과 기판과의 밀착성 및 내열성을 가지고 있어야 한다.
또한, 액정표시소자에서도 패턴의 미세화가 요구되어지고 있고, 드라이 에칭 시 형성된 패턴을 재현하기 위하여 수직의 패턴이 필요하며, 웨트 에칭 시에도 밀착성이 유지되어야만 미세 패턴의 형성이 가능하다. 또 집적회로와 액정표시소자의 고성능화를 위하여 드라이 에칭 및 임플란타 공정이 도입되면서 기존의 포토레지스트보다는 30 ℃ 이상의 고내열성이 필요하게 되었다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 본 발명은 알칼리 가용성 수지등으로 이루어진 포토레지스트 조성물에 벤조산계 화합물을 첨가시킴으로써, 높은 감도를 얻을 수 있을 뿐 아니라 내열성, 내화학성, 밀착성 등에 탁월한 성능을 보인다.
벤조산계 화합물은 알칼리 가용성 물질로서, 노광부에서 고분자 수지의 사이에 분포하여 용해성을 증가시켜 고감도화를 가능하게 하며, 비노광부에서는 고분자인 노볼락 수지와 결합하여 내열성을 높이고 내화학성이 좋아지는 효과를 나타낸다. 그리고, 벤조산에 소수성의 R기를 도입함으로써 밀착성을 개선하였다.
도 1 : 실리콘 기판상에서, 150 ℃에서 120 초간 가열한 결과.
도 2 : 포지티브형 레지스트의 포토리소그래피 공정.
* 도면의 부호 설명 *
A: 종래의 결과에서의 패턴형태(가열 전)
B: 벤조산계 화합물의 첨가 후의 패턴형태(가열 전)
C: 종래의 결과에서의 패턴형태(가열 후)
D: 벤조산계 화합물의 첨가 후의 패턴형태(가열 후)
E: 웨이퍼F: 지지체G: 레지스트H: 마스크
I: 노광J: 현상K: 포지티브형 레지스트 패턴형태
본 발명은 알칼리 가용성 수지, 감광제, 및 용매로 이루어진 레지스트 용액에 하기 화학식 1 의 벤조산계 화합물을, 상기 레지스트 용액 100 중량% 기준으로 0.001 중량% 내지 8.0 중량% 첨가시킴으로써 레지스트와 기판사이의 밀착성을 개선시키고, 또한 고감도화, 내열성, 내화학성 등을 향상시키는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
[화학식 1]
(식중, R 은 수소 원자, 또는 C1~ C8인 알킬기를 나타냄)
상기 포토레지스트 조성물중 벤조산계 화합물의 성분함량은 알칼리 가용성 수지, 감광제, 및 용매를 100 중량% 로 기준할 때, 0.001 ~ 8.0 중량% 이다. 특별하게는 0.01 ~ 6 중량% 이다.
일반적으로 포토레지스트 조성물 중에 15 ~ 35 중량% 의 노볼락 수지가 포함되는데 종래의 포토레지스트는 고분자의 메타/파라 혼합형 크레졸 노볼락 수지와 퀴논 디아지드기를 포함하는 감광제를 사용하기 때문에 고감도화 및 고내열성을 얻을 수 없다.
본 발명 포토레지스트에 사용되고 있는 알칼리 가용성 수지로서는 노볼락계 수지이다.
본 발명 포토레지스트에 사용되고 있는 감광제로서는 오르토-나프토퀴논 디아지드 화합물이다.
본 발명 포토레지스트에 사용되고 있는 첨가제로서는 화학식 1의 벤조산계 화합물이다.
본 발명의 포토레지스트에 사용되고 있는 용제로서는 3-메톡시부틸아세테이트, 4-부티로락톤, 에틸 락테이트, 2-헵타논, 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있고, 특히 3-메톡시부틸아세테이트가 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실시예에서 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명에서 사용된 포토레지스트는 g-line, i-line 포토레지스트로 0.2 ㎛ 멤브레인 필터를 사용하여 여과한 것을 사용하였다.
(실시예 1 ~ 19)
통상적인 방법에 의해 알칼리 가용성 수지, 감광제, 용매 및 첨가제로 이루어진 포토레지스트 조성물로서, 상기 첨가제의 함량을 변화시켜 각 레지스트 용액을 제조하였다.
실리콘웨이퍼에 벤조산계 화합물의 함량을 변화시킨 각 레지스트 용액을 스핀코팅하여 핫 플레이트로 90 ℃에서 60 초간 예비가열(prebake)을 행하여, 막두께 1.06 ㎛의 포토레지스트 막을 형성하였다. 이 막을 형성한 웨이퍼를 i-line 스테퍼를 이용하여 마스크 노광하였다. 그 후, 110 ℃에서 60 초간 가열시킨 후, 2.38 중량% 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(TMAH) 수용액에서 60 초간 현상하고, 패턴의 단면을 전자 현미경으로 관찰하여 감도 및 해상도를 측정하여, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.
(비교예 1 및 2)
상기 벤조산계 화합물의 함량을 각각 10.0 중량%, 15.0 중량%로 변화시킨 것 이외에는 실시예 1과 동일 방법으로 하였다.
본 발명의 포토레지스트의 실효감도는 1.0 ㎛ 의 L/S 패턴에서 1 : 1 이 되는 노광량을 나타내었다.
본 발명의 포토레지스트 조성물의 밀착성은 패턴의 단면을 관찰하여 기판과의 떨어짐 정도를 SEM(주사전자현미경) S-4200(히다찌사 제품)으로 패턴의 단면을 관찰하여 사이드 에칭된 정도를 비교하여 그 결과를 ◎: 매우 좋음, Ｏ: 좋음으로 나타내었다.
또한, 포토레지스트에 첨가한 벤조산계 화합물의 함량을 변화시키면서 내열성이 증가하는 것을 규명한 것이고, 내열성테스트는 150 ℃에서, 120 초간 5.0 ㎛ 의 L/S 패턴의 포스트 베이크(Post bake)한 조건에서 SEM S-4200(히다찌사 제품)으로 패턴의 단면을 관찰하여 흘러내린 정도를 비교 측정하여, 그 결과를 ◎: 매우 좋음, Ｏ: 좋음, △: 보통, X: 나쁨으로 평가하였다.
도 1 은 실리콘 기판상에서 150 ℃에서, 120 초간 가열한 결과를 나타낸 것으로, 종래의 패턴형태와 벤조산계 화합물의 첨가 후의 패턴형태를 비교한 것이다.
도 2 는 포지티브형 레지스트의 포토리소그래피 공정을 나타낸다.
감광제(%) 수지(%) 용매(%) 첨가제(%) 실효감도(mJ/㎠) 밀착성 내열성
화합물 성분 오르토-나프토퀴논 디아지드 노볼락계 3-MBA1) 벤조산계 화합물2)
실시예1 6 19 75 0.001 250 ◎ Ｏ
실시예2 6 19 75 0.002 230 ◎ Ｏ
실시예3 6 19 75 0.005 240 ◎ Ｏ
실시예4 6 19 75 0.01 240 ◎ Ｏ
실시예5 6 19 75 0.03 230 ◎ Ｏ
실시예6 6 19 75 0.05 200 ◎ Ｏ
실시예7 6 19 75 0.07 190 ◎ Ｏ
실시예8 6 19 75 0.1 190 ◎ Ｏ
실시예9 6 19 75 0.2 175 ◎ ◎
실시예10 6 19 75 0.3 160 ◎ ◎
실시예11 6 19 75 0.5 140 ◎ ◎
실시예12 6 19 75 0.75 110 ◎ ◎
실시예13 6 19 75 0.8 95 ◎ ◎
실시예14 6 19 75 0.9 85 ◎ ◎
실시예15 6 19 75 1.0 70 ◎ ◎
실시예16 6 19 75 3.0 50 ◎ ◎
실시예17 6 19 75 4.0 44 ◎ Ｏ
실시예18 6 19 75 5.0 36 ◎ △
실시예19 6 19 75 8.0 30 Ｏ △
비교예1 6 19 75 10.0 < 30 Ｏ X
비교예2 6 19 75 15.0 < 30 Ｏ X
주: 1) 3-MBA 는 3-메톡시부틸아세테이트 임.
2) 감광제, 수지, 용매로 이루어진 조성물을 100 중량% 기준으로 하였을 경우의 벤조산계 화합물의 조성비.
본 발명은 포토레지스트 조성물에 벤조산계 화합물을 첨가시킴으로써 높은 감도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 에칭후 레지스트와 기판사이의 밀착성 및 내열성이 매우 우수하여, g-line, i-line 포토레지스트, 액정표시소자용 레지스트 등에도 광범위하게 적용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 알칼리 가용성 수지인 노볼락 수지, 감광제, 및 용매로 이루어진 레지스트 용액에 하기 화학식 1 의 벤조산계 화합물을, 상기 레지스트 용액 100 중량% 기준으로 0.001 중량% 내지 8.0 중량% 첨가시킴으로써 레지스트와 기판사이의 밀착성을 개선시키고, 또한 고감도화, 내열성, 내화학성 등을 향상시키는 포토레지스트 조성물.
    [화학식 1]
    (식중, R 은 수소 원자, 또는 C1~ C8인 알킬기를 나타냄)
  2. 제 1 항에 있어서, 감광제가 오르토-나프토퀴논 디아지드 화합물인 레지스트 조성물.
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